Eine bruchfeste Hochentropielegierung für kryogene Anwendungen

Hochentropielegierungen sind äquiatomare, multielementare Systeme, die trotz der enthaltenen mehreren Elemente mit unterschiedlichen Kristallstrukturen als eine einzige Phase kristallisieren können. Ein Grund dafür ist, dass der Beitrag der konfigurativen Entropie zur Gesamtfreien Energie in Legierungen mit fünf oder mehr Hauptbestandteilen den Festkörper-Lösungszustand im Vergleich zu multiphase Mikrostrukturen stabilisieren kann. Wir haben eine fünfkomponentige Hochentropielegierung, CrMnFeCoNi, untersucht, die eine einphasige kubisch-flächenzentrierte Festkörperlösung bildet, und festgestellt, dass sie eine außergewöhnliche Schadensresistenz mit Zugfestigkeiten über 1 GPa und Bruchzähigkeitswerte von über 200 MPa·m(1/2) aufweist. Darüber hinaus verbessern sich ihre mechanischen Eigenschaften tatsächlich bei kryogenen Temperaturen; wir führen dies auf einen Übergang von planar gleitenden Disklokationsaktivitäten bei Raumtemperatur zu Deformation durch mechanisches Nanotwinning mit sinkender Temperatur zurück, was zu einer kontinuierlichen, stabilen Verfestigung führt.